MİNERAL TOPLULUKLARI Yer küresinin katı olan litosfer’in en üst kesiminde mineraller; bazen tek başlarına çoğunlukla ise başka tür minerallerle mineral toplulukları halinde çeşitli kayaçları meydana getirirler Mineraller doğada dağılımı; Yapı taşları olan atomların jeokimyasal özellikleri Ortamdaki P, C, konsantrasyon ve pH gibi çeşitli fiziko-kimyasal koşulların denetiminde Tüm kayaçlar: Magmatik Sedimenter Metamorfik

MAGMATİK KAYAÇLAR Yer kabuğunun üst kesiminin yaklaşık olarak %95 Yüzeyde, büyük ölçüde sedimenter ve metamorfik kayaçlardan oluşan ince bir örtüyle örtülü Magmatik kayaçlar, magma adı verilen karmaşık bir ergiyikten kristalleşirler 900°C-1600°C gibi yüksek sıcaklıklardaki magma Başlıca O, Si, Al, Fe, Ca, Mg, Na ve K Önemli miktarda H2O ve CO2 Daha düşük H2S, HCl, CH4 ve CO gibi bileşenlerden meydana gelir

Soğuyan bir ergiyikten erken oluşan kristaller gravite etkisiyle çökelerek / tektonik deformasyonla ergiyikten ayrılabilirler Kristaller, oluştukları ergiyikle denge halinde kalmazlar ve geride kalan magma ergiyiğinin bileşimi sistematik olarak değişir Sürekli ve süreksiz reaksiyonlar sonucunda magma ve kristallerin ayrılması magma farklılaşması ’na (magmatik diferansiasyon) neden olur Bu kavram ilk kez N. L. Bowen tarafından geliştirilmiştir

Bowen reaksiyon serileri

Magma farklılaşmasına; kristal çökelmesi farklı magmaların karışması yan kayacın asimilasyonu gibi değişik işlemler de neden olur ve çok çeşitli türlerde magmatik kayaçlar oluşur

Magmanın kısmi ergimesi ve fraksiyonel kristalleşme sonucunda bazen büyük ekonomik değer taşıyan magmatik mineral yatakları meydana gelebilir Fraksiyonel kristalleşme ile erken oluşan Ö.A. yüksek mineraller çökelir ve magma odasının tabanında birikirler Dünyadaki krom cevherlerinin çoğu kristal çökelmesi adı verilen bu prosesle kromit (FeCr2O4) mineralinin birikmesi ile İlmenit (FeTiO3) yatakları da buna benzer magmatik farklılaşma ile oluşmuşlardır

Magmatik Kayaçların Bulunması ve Dokuları İntrüzif / plutonik kayaçlar: Yeryüzüne ulaşamayan bir magmadan; yavaş soğuma, orta / iri kristalli doku Ekstrüzif / volkanik kayaçlar Lav veya piroklastik malzeme halinde yer yüzüne ulaşan magmadan; Hızlı soğuma, ince kristalli doku Soğuma çok hızlı olursa, volkanik cam Piroklastik kayaçlar; Tüf: ince taneli, volkanik kül ve toz Aglomera/volkanik breş: Daha iri malzeme

Hipabisal (Yarı derinlik) kayaçlar Dayk ve sil Magmanın sığ derinliklerde kristalleşmesiyl Plutoniklerden daha ince, volkaniklerden daha iri kristalli Bazı magmatik kayaçlarda, daha iri kristaler ince taneli bir matriks içinde yer alırlar İri kristallere fenokristal İnce kristalli malzemeye hamur Bu dokuyu gösteren kayaçlara da porfir denir Bir çok magmatik kayaçın (özellikle daha silisli olan volkanik kayaçların) granit porfir, diorit porfir, riyolit porfir gibi porfirik türleri vardır

Mineral Bileşimi Aksesuar mineraller Kayaç yapıcı mineraller 1. Kuars, tridimit, kristobalit Zirkon 2. Feldspatlar Titanit 3. Feldspatoidler Magnetit 6. Mikalar İlmenit 7. Piroksenler Hematit 8. Amfiboller Apatit 9. Olivin Pirit Rutil Korund Granat

Kimyasal Bileşim Magmatik kayaçların kimyasal bileşimleri oldukça sınırlı bir aralıkta yer alır Başlıca magmatik kayaç tiplerinde: SiO2 %40 - 75 Al2O3 ~ %10 – 20 (peridotit ve dunit dışında) Diğerleri %10 ’u aşmaz

Magmanın SiO2 içeriği çok düşük olursa: Silis bakımından fakir Başlıca olivin, piroksen, hornblend / biotit Kuars, kristobalit veya tridimit çok az / bulunmaz Yüksek oranlarda Fe-Mg mineral içeren ve koyu renkli olan kayaçlara mafik kayaçlar denir Magma ergiyiği alkali ile Al2O3 içeriği yüksek; SiO2 bakımından doygun olmazsa: Feldspatoid gibi SiO2-fakir mineraller bulunur Kuars gibi serbest SiO2 yer almaz SiO2 içeriği yüksek bir ergiyikten kristalleşen kayaçlarda: Bol kuars ve alkali feldspatlar, ayrıca muskovit Az miktarlarda Fe-Mg mineraller Bu kayaçlara felsik (alkali feldsptlı) / silisli magmatik kayaçlar denir

Sınıflama Magmalar, kimyasal bileşim ve kristalizasyon koşulları ile ilgili olarak, büyük mineralojik ve dokusal çeşitlilik gösterirler Sınıflandırılma kriterleri: Bağıl silis miktarı Feldspatların türü ve miktarları Koyu minerallerin türleri ve miktarları Kayacın dokusu ve kristallerin boyutları

Kuars ve feldspatoid yok Nefelin veya lösit > %5 Feldspat İri İnce K-feldspat* >plajioklas Granit Riyolit Siyenit Trakit Nefelin siyenit Lösit Fonolit Plajioklas> K-feldspat Grano diyorit Dasit Monzonit Latit monzonit Plajioklas (oligoklas /andezin) Tonalit Kuars andezit Monzo- bazalt Plajioklas (labradorit -anortit) Andezit Gabro Bazalt gabro Tefrit (-olivin) Basanit (+ olivin) Peridotit (başlıca olivin) Piroksenit (başl. piroksen) Hornblendit (başl. hornblend) İyolit Nefelinit (–olivin) bazalt (+olivin)

PEGMATİTLER Bir başka fraksiyonel kristalleşme tarzında: Ana kütlenin kristalleşmesiyle; erken kristalleşen minerallerin bileşimlerine katılmayan elementler ile uçucu maddeler bakımından zenginleşen bir kalıntı magma ergiyiği geriye kalır H2O, B, F ve Cl gibi uçucuların varlığı viskoziteyi azaltır ve kristalleşmeyi kolaylaştırır Bu kalıntı ergiyiğin ayrılması ve kristalleşmesiyle, pegmatit adlı magmatik kayaçların meydana gelir

Pegmatitler ~ 800–400oC arasında meydana gelirler Aşırı iri kristalli kayaçlar Köken ve yer bakımından büyük plutonik kayaç kütlesi ile ilişkili Plutonik kayacı kesen ve genellikle çevredeki yan kayaca doğru devam eden damarlar veya dayk ’lar halinde

Granit pegmatitleri diğer türlere göre daha sık bulunur Pegmatitlerin çoğunda; granitlerin bileşiminde yer alan aşırı iri kuars, feldspat, mika gibi mineraller Bu mineraller bir kaç 10 cm. kadar iri Bazı pegmatitlerde ise dev boyutlara kadar

Bazı pegmatitler, daha seyrek olarak bulunan bazı Bazı pegmatitler, daha seyrek olarak bulunan bazı mineralleri içerirler Bu pegmatitlerde kristalleşme sırası: 1. Mikroklin ve kuars ile az granat ve turmalin 2. Albit; lepidolit, mücevher turmalin, beril, spodümen, topaz, apatit ve florit Ayrıca trifilit, kolumbit, monazit, Mo ve U da bileşimde bulunabilir Bazı pegmatitlerde bu mineraller büyük kristaller halinde bol miktarlarda bulunabilirler nadir element içerikleri nedeniyle işletilebilirler Nefelin siyenit pegmatitleri, çok daha seyrek bulunurlar Bileşimde zirkon, titan ve nadir toprak gibi seyrek bulunan çeşitli mineralleri içerirler

DAMARLAR VE DAMAR MİNERALLERİ Mineral oluşturan önemli proseslerden biri hidrotermal çözeltiler adı verilen sulu sıcak çözeltilerden mineral oluşumudur Sıcaklıkları ~ 500oC - yüzey sıcaklıklar arasında değişen kolloidal / karmaşık iyonik ve moleküler çözeltilerdir

Hidrotermal çözeltiler: Soğuyan ve kristalleşen magmadan arta kalan çözeltiler Metamorfizma / diyajenez prosesleri ile ortaya çıkan sular Yerkabuğunun derinliklerine süzülen, ısınan ve bu arada içinden geçtikleri formasyonlardaki bazı elementleri çözündüren deniz suyu Atmosferik su kökenli olabilirler Bu çözeltilerden mineral oluşumu Elementlerin birbirleri ile etkileşmesi Kayaçların çatlak ve boşluklarında kristalleşme Yantaş’la reaksiyona girerek metasomatoz Gözenekli kayaçlara sızıp serpilerek meydana gelir

Hidrotermal evre, karakteristik mineral topluluklarının gözlendiği üç alt evreden meydana gelir Katatermal evre (~ 500-300°C) Mezotermal evre (~ 300-200°C) Epitermal evre (~ 200-50°C) Hidrotermal çözeltilerden: kırık / yarıkların minerallerle dolmasından düzlemsel / mercek biçimli hidrotermal damarlar meydana gelir

Bir damarın biçimi ve fiziksel karakteri Minerallerinin içinde yer aldığı yarığın tipine, dolayısıyla bulunduğu kayacın karakterine bağlıdır Granit gibi homojen kayaçlarda oldukça düzenli ve düzgün yüzeyli Sleyt / şistte dar ve birbiriyle ilişkili yarıklardan oluşan zonlar Kireçtaşlarında çözeltilerin yan kayacı çeşitli derecelerde çözündürdüğü aşırı düzensiz biçimlerde Ekonomik değer taşıyan mineraller: cevher mineralleri Ekonomik önemi olmayan mineraller: gang

SEDİMENTER KAYAÇLAR Yer yüzeyinin yaklaşık %80 Yerkabuğunun üst kesiminin ~%5 Deniz seviyesinin üzerine yükselen ve daha önce var olan kayaç kütleleri bozuşur: Kimyasal bozuşma Mekanik bozuşma

Kimyasal bozuşma Kayaçları meydana getiren mineralleri ayrıştırır. Hidrolizleşme (suda çözünme),oksidasyon, karbonatlaşma, hidrasyon bozuşmayı sağlayan başlıca ayrışma işlemleridir Ortam koşullarına ve kayacın bileşimine bağlı olarak Çözünürlüğü düşük olan elementler kimyasal bozuşma ile ayrışma ortamında zenginleşir; kalıntı Al ve Fe oksitleri ile bunların hidroksit veya sulu oksitlerini (lateritler, alüminyumlu lateritler / boksitler) meydana gelir Benzer ortamlarda daha önce var olan mineraller değişir sonucta toprak ve kil mineralleri de oluşabilir

Ayrışma ürünleri, çözelti halinde göl ve denizlere taşınırlar; Oluşan kimyasal / biyokimyasal çökellerden, diyajenez ve taşlaşma ile kimyasal sedimenter kayaçlar meydana gelir İnorganik çökelme ile; ortokimyasal sedimentler (gerçek kimy. sedimentler) [karbonatlar (travertenler), evaporit istifleri, sedimenter demir oluşukları] Minerallerin büyük kısmının organizmalar tarafından çökeltilmesi ve minerallerin kristalleşmesinden sonra önemli ölçüde taşınması ve yeniden çökelmesi ile; allokimyasal sedimentler meydana gelir [öolitik kireçtaşı ve fosilli kireçtaşı]

Mekanik bozuşma Orijinal kayacın fiziksel dağılmasını sağlar Dağılma ve ayrışma ürünleri; başlıca su, daha seyrek buz ve rüzgar faaliyetleri ile birikme alanlarına taşınır ve çökelirler Bu gevşek çökellerin, sıkışma ve çimentolaşma işlevlerini kapsayan diyajenez ve taşlaşma işlemleri sonucunda sedimenter kayaçlar meydana gelir

Bozuşmada, genellikle kimyasal ayrışma ve mekanik dağılma birlikte etki yaparlar Her iki işlemle, kırıntılı / klastik malzeme adı verilen katı tane ve parçalar meydana gelir Çökelen çakıl ve kum gibi sedimentlerin sıkışma ve çimentolanma ile taşlaşmasından; konglomera ve kumtaşları meydana gelir Klastik dokulu olan bu sedimentlere terrijenik sedimentler denir

kimyasal ve mekanik bozuşmaya dayanıklı; Bozuşmaya uğrayan kayaçların bileşimi ve çökelme koşullarına bağlı olarak: kimyasal ve mekanik bozuşmaya dayanıklı; altın, platin, kassiterit, elmas gibi ağır ve ekonomik değerdeki mineraller klastik sedimentlerde mekanik olarak zenginleşirler Bu mineral zenginleşmelerine plaser denir

Kimyasal Bileşim Bileşim aralığı magmatik kayaçlardan çok daha geniştir Başlıca kuars tanelerinden meydana gelen bir kumtaşında SiO2 %90 Hematit ve magnetit bakımından zengin bantlı Fe-formasyonlarında FeO + Fe2O3 %58 Saf bir kireçtaşında CaO %55 ‘e ulaşabilir

Mineral Bileşimi Sedimenter kayaçlardaki mineraller: Kimyasal ve mekanik bozuşmaya direnç gösteren mineraller Kimyasal bozuşma ürünlerinden oluşan mineraller Minerallerin sedimenter bir kayaçtaki varlığı; bozuşmaya karşı gösterdikleri göreceli dirençleri ile ilgilidir

Olivin Düşük Kararlılık Anortit Ojit plajioklaslar Ara Albit Biotit K-feldspat Muskovit Kuars Yüksek kararlılık

Kırıntılı sedimenter kayaçlar; başlıca kuars, K-feldspat, mika; daha az plajioklas az miktarlarda granat, zirkon ve spinel (magnetit) gibi en dirençli kayaç yapıcı minerallerini kapsarlar Organik / inorganik çökelmeyle meydana gelen kimyasal sedimentlerin oluşumunu; çözeltideki iyonların konsantrasyonu sıcaklık ve basınç sedimenter havzanın tuzluluğu gibi fiziko–kimyasal koşulların denetler Kalsit, aragonit, jips, anhidrit ve halit en yaygın kimyasal çökellerdir Fe formasyonlarındaki hematit, magnetit, siderit ve çört de kimyasal sedimentasyonla oluşurlar

Sınıflama Sedimenter kayaçlar: Tane boyutu mineral bileşimi iç yapıları / renk farkları ile ayırt edilen katmanlı yapıları vardır Sedimenter kökeni işaret eden diğer özellikler; tanelerin bulunması birincil sedimenter yapılar fosillerin varlığı glokonit gibi sedimenter mineralin varlığı

Terrijenik sedimenter kayaçlar: Konglomera, breş, kumtaşı, silttaşı, çamurtaşı ve şeyl Allokimyasal sedimenter kayaçlar: Kireçtaşları, dolotaşı (dolomit), fosforitler, diyatomit, çört ve kömür Ortokimyasal sedimenter kayaçlar: Evaporitler, çört, traverten ve Fe-formasyonlar

METAMORFİK KAYAÇLAR Daha önce var olan Magmatik Sedimenter Metamorfik kayaçlarda meydana gelen mineralojik, dokusal ve yapısal değişimlerle oluşurlarlar Bu değişimler, yer kabuğunun derinliklerindeki değişik basınç, sıcaklık ve makaslama ‘ların sonucu olarak meydana gelir

Metamorfik kayaçların oluşum koşulları: Atmosferik P ve T koşullarında oluşan sedimenter kayaçlar ile Yüksek sıcaklıktaki bir ergiyikten kristalleşen magmatik kayaçlar arasında yer alır

Minerallerin arasındaki kimyasal reaksiyonlar ve kristalleşme gibi metamorfik değişiklikler; Esas olarak katı durumda meydana gelirler Metamorfik reaksiyonlar, H2O kaybı veya katılımı dışında genellikle izokimyasal reaksiyon ‘lardır Reaksiyonların meydana geldiği oC ve P bağlı olarak; Su, buhar / kritik üstü sıcaklıklardaki çözeltiler halinde bulunabilen az miktarlardaki H2O da minerallerin bileşimlerini değiştirebilir

Kontakt metamorfikler dışındaki metamorfik kayaçlarda; minerallerin düzlemsel yüzeyler boyunca dizilimi çok açık olarak gözlenen bir yapısal özelliktir Şeyl’in hafif metamorfizma geçirmesinden; düzlemsel yüzeyler boyunca foliasyon gösteren sleyt oluşur Sıcaklık veya metamorfizmanın yükselmesiyle ince kristalli olan bir kayaçtan; mineralleri paralel katmanlar halinde dizilim gösteren (şistozite) iri kristalli şist meydana gelir Belirgin bir mineralojik bantlaşma gösteren daha iri taneli metamorfik kayaca ise gnays denir

Metamorfizma Yersel metamorfizma Bölgesel metamorfizma

Yersel metamorfizma Kataklastik metamorfizma Fay ve bindirmelerdeki makaslama zonlarında Mineraller arasında reaksiyon hiç yok / çok düşük Kontakt metamorfizma Sokulum yapan magma kütlesinin, çevresindeki kayaçların sıcaklığını yükseltmesi ile meydana gelir Sokulumun çevresinde bir halka halinde yer alan kayaçlar yoğun bir doku gösterirler Sıcaklığın en yüksek olduğu sokulum kayaç sınırı ile hiç değişmemiş yan kayaca kadar; mineral toplulukları bakımından büyük faklılıklar gösteren zonlar meydana gelir

Bölgesel metamorfizma Dinamometamorfizma Büyük ölçekteki dağ oluşumu (orojenez) ile meydana gelir ve geniş alanlara yayılır Isı ve yönlü basınçlar etkindir Gömülme metamorfizması Jeosenklinallerde çökelen, volkanik ara katkılar da içerebilen ve derin zonlara yavaş yavaş gömülen sedimentlerde meydana gelir Sıcaklıklar, dinamometamorfizmadan daha düşüktür (en çok 400-450°C)

Kimyasal Bileşim Metamorfik reaksiyonlar genelde dışarıdan kimyasal bir madde katılmadan meydana gelirler Fakat metamorfizmanın daha yüksek sıcaklık aralıklarında bazı kimyasal bileşenler sistemden eksilebilir; Kil gibi sulu minerallerden su kaybına artar Karbonatlı sedimenter kayaçlar, CO2 kaybederler H2O ve CO2 ’in bu tarzda mineralleri çevreleyen ince sıvı faza geçmesi, genellikle progresif metamorfizma koşullarında meydana gelir Kimyasal bileşenlerin sıvı fazdan kayaca katılması ile metasomatoz meydana gelir

Mineral Bileşimi Metamorfizma geçirmemiş bir kayacın bileşimi, metamorfik eşdeğerinden genellikle çok farklıdır Bu farkın büyüklüğünü, metamorfizma esnasındaki P ve T değişimleri denetler Metamorfizmanın dereceleri; Çok düşük derece Düşük derece Orta derece Yüksek derece

Metamorfizma derecesinin değişmesi ile mineral toplulukları da değişir Bazı metamorfik mineraller belirli bir aralıktaki P ve T koşullarında meydana gelirler belirli bir metamorfizma derecesini karakterize ederler Bunlara indeks mineraller denir

Mineral ve kimyasal bileşim arasında; Metamorfik Fasiyes Mineral ve kimyasal bileşim arasında; daha önce tahmin edilebilen sabit ve belli bir ilişkinin bulunduğu, zaman ile mekan açısından tekrarlanan birliktelik sunan bir metamorfik mineral topluluğu düzenidir Metamorfik fasiyes, tek bir indeks mineral yerine bir mineral topluluğu ile ifade edilir

Zeolit fasiyesi Yeşil şist fasiyesi Amfibolit fasiyesi Metamorfizmanın en düşük derecesini temsil eder zeolit, klorit, muskovit ve kuars Yeşil şist fasiyesi Bölgesel metamorfizma geçirmiş alanların düşük derece metamorfik fasiyesidir klorit, epidot, muskovit, albit ve kuars Amfibolit fasiyesi Orta-yüksek derece metamorfik alanlarda bulunur hornblend, plajioklas ve almandin

Glokofan-Lavsonit (/ mavişist) fasiyesi Yüksek basınç-düşük sıcaklık metamorfizma koşulları Lavsonit, jadeit, albit, glokofan, muskovit ve granat Granülit fasiyesi Bölgesel metamorfizmanın en yüksek sıcaklık koşulları Plajioklas, ortopiroksen, granat ve diopsit Eklojit fasiyesi Metamorfizmanın en derin yerindeki koşullarda Pirop ve omfasit

Metamorfik kayaçlarda bulunan başlıca silikat mineralleri Fillosilikatlar Talk, serpentin, klorit, muskovit, biotit İnosilikatlar Antofilit, kümingtonit-grünerit, tremolit-aktinoliit, hornblend, glokofan Jadeit, diopsit, ortopiroksen, Vollastonit Tektosilikatlar Kuars, Düşük An’li plajioklaslar, mikroklin, ortoklas Nezosilikatlar Granat (yüksek P’ta pirop), epidot, disten, sillimanit, andalusit, vezüvyanit, forsterit, stavrolit, kloritoid

Karbonatlı kayaçlar ve killi şeyllerde ilerleyen metamorfizmayla meydana gelen metamorfik mineral topluluklarına ait örnekler Kayaç Derece CaCO3 zengin kayaç Killi şeyl Çok düşük kalsit-dolomit-talk kalsit-kuars-talk muskovit-klorit-kuars-feldspat Düşük derece kalsit-dolomit-tremolit kalsit-tremolit-kuars biotit-muskovit-klorit-kuars-feldspat Orta derece kalsit-dolomit-diopsit kalsit-diopsit-kuars stavrolit-granat-biotit-muskovit-kuars-feldspat Yüksek derece kalsit-dolomit-forsterit silimanit-granat-biotit-muskovit-kuars-feldspat

Kayaç Tipleri Sleyt: İnce ve kaba levhalar halinde ayrılan yapraklanma özelliği gösteren aşırı derecede ince kristalli kayaç Mermer: Metamorfik kireçtaşı. Başlıca kalsit, çok daha seyrek olarak da dolomit kristallerinden Şist: İyi gelişmiş yapraklanma veya şistozite gösterirler En yaygın bulunanlar mika şistler: Başlıca mika (muskovit, biotit veya her ikisi) ve kuars minerallerinden

Gnays: Kaba yapraklanma gösteren metamorfik kayac. Koyu renkli mineraller ile ayrı katmanlar halinde ardalanma gösteren kuars ile feldspat mineralleri bantlaşma meydana getirirler Gnayslar: Çeşitli sedimenter veya magmatik kayaçların metamorfizmasından meydana gelebilirler Kuvarsit: Bileşiminde başlıca kuars Yüksek derece metamorfizmayla kuars-zengin kumtaşlarından Serpentinit: Başlıca serpentin minerallerinden meydana gelir Dunit veya peridotit gibi yüksek sıcaklık magmatik kayaçlarından türer

Amfibolit: Başlıca amfibol ve plajioklas mineralleri. Zayıf yapraklanmalı / yapraklanma göstermez Bazı türleri tamamen hornblend’ten meydana gelebilir Yeşilşist: Başlıca klorit, aktinolit (veya hornblend), epidot ve albit mineralleri İyi gelişmiş yapraklanma gösteren yeşilimsi renkli bir kayaçtır Granülit: İyi yönlenmiş ve yassılaşmış kuars ve feldspat piroksen, granat, kyanit veya sillimanit Gelişmiş katmanlanma gösteren, oldukça iri kristalli yüksek derece metamorfik kayaç

Eklojit: Yüksek basınç / yüksek sıcaklık metamorfizması Gabro bileşiminde. Başlıca omfasit ve pirop Yoğun ve kristalli Skarn: Magmatik kayaç sokulumu etrafındaki halkada yer alan kontakt metamorfik ve kontakt metasomatik kayaç Hornfels: Oldukça masif metamorfik kayaç Başlıca kuars, mika, feldspat, granat, andalusit ve / veya kordierit, ile az amfibol ve piroksen